Usinagem de alumínio para peças mais leves e um futuro reciclável

Os fabricantes de automóveis e aeronaves estão passando por grande transformação. As novas legislações ambientais e as expectativas de consumidores mais conscientes sobre o meio ambiente estão forçando os fabricantes a produzir novos veículos com baixa ou nenhuma emissão.
O alumínio pode ser uma solução para os desafios que a indústria da manufatura está enfrentando. O alumínio é um dos metais mais leves do mundo, quase três vezes mais leve que o ferro, mas muito forte e resistente à corrosão. Além disso, o alumínio pode ser reutilizado muitas vezes. Ele também pode ser derretido e reutilizado sem danificar nem alterar suas propriedades mecânicas. Graças à reciclagem efetivamente, aproximadamente 75% de todo o alumínio já produzido, ainda está em uso atualmente, o que é excelente para um futuro mais sustentável.

Usinagem de ligas de alumínio na indústria automotiva

Vídeo: Fresas para usinagem de alumínio automotivo
Embora os veículos elétricos estejam em ascensão, levará tempo até que o bom e velho motor de combustão interna saia de cena. No esforço real de usar energia mais limpa, a aplicação de materiais mais leves nos motores de combustão interna torna-se fundamental porque aumenta a eficiência do combustível e reduz a poluição. O trem de força de um carro de passeio europeu, geralmente, contém cerca de 80 kg de alumínio, o que torna essas peças — como motor, caixa de câmbio, peças da suspensão, carcaças — uma área de interesse para medições de peso leve. Substituir o ferro fundido convencional por ligas de alumínio pode reduzir o peso do bloco do motor em até 40–55%, mesmo considerando a menor resistência do alumínio comparando com o ferro fundido cinzento. Várias peças de transmissão, especialmente invólucros da caixa de engrenagens, componentes/dispositivos de eletrificação, braços de suspensão e eixo traseiro, são os principais exemplos de aplicações em que o alumínio é o material preferido.
Soluções de ferramentas especiais para a indústria de manufatura automotiva, bem como para os construtores de máquinas-ferramentas (MTMs), levam a operações mais produtivas da máquina. A série completa de fresas M5 oferece tudo que a usinagem em primeiro estágio até o superacabamento - para qualidade e custo por peça otimizados.
Fresas M5 para materiais ISO N:

• A M5Q90 limpa as superfícies dos cabeçotes de alumínio recém-fundidos e blocos do motor em uma única operação suave, sem rebarbas. A ferramenta de fresamento trabalha de forma confiável e prolonga a vida útil da ferramenta.
• A M5R90 é a primeira escolha para desbaste ao semiacabamento em operações de fresamento de cantos a 90 graus de componentes automotivos em alumínio como blocos de motor, cabeçotes e carcaças de transmissão.
• O conceito de faceamento M5B90 oferece uma ferramenta altamente eficiente para superacabamento de peças automotivas como cabeçotes do cilindro, blocos, tampas e outras peças de alumínio com amplo contato em corte. A M5B90 evita o desgaste irregular da ferramenta e propicia vida útil da ferramenta superior, mesmo com altas taxas de avanço.
• O conceito M5C90 é baseado no M5B90 e, da mesma forma, oferece processo de corte suave e livre de rebarbas, arranhões e quebras com pastilhas intercambiáveis em uma configuração escalonada. O que diferencia as fresas de facear M5C90 é sua linha extra de pastilhas tenazes posicionadas tangencialmente no diâmetro externo.
• A M5F90 é uma fresa de facear especial para usinar peças de alumínio com paredes finas em uma única operação, mas ela também pode ser usada para facear pontos e operações com grande contato com o material.

Materiais ISO N

Os materiais não ferrosos não incluem apenas o alumínio, mas também magnésio, cobre e ligas à base de zinco. A usinabilidade difere principalmente de acordo com o teor de Si. O alumínio hipoeutético é o tipo mais comum com teor de Si inferior a 13%.

Por muitos anos, o bloco do motor foi fabricado com ligas de ferro fundido devido à sua resistência, baixo custo e resistência ao desgaste. Porém, à medida que os motores se tornaram mais complexos, novos materiais têm sido utilizados para reduzir o seu peso e aumentar a resistência mecânica e a resistência ao desgaste. Hoje, os materiais mais comuns para motores de automóveis são ligas de alumínio, devido ao seu peso reduzido e excelentes propriedades de fundição.

Ferramentas para operações de mandrilamento de cilindros em ferro fundido eem alumínio com buchas e revestimentos em ferro fundido integrado:

• B685 para mandrilamento de cilindros estável e produtivo, do desbaste ao semiacabamento
• B687 para mandrilamento de acabamento de cilindros estável e produtivo
• B681 para mandrilamento em desbaste de cilindros estável e produtivo
• B683 para mandrilamento de semiacabamento de cilindros estável e produtivo

Geralmente, as peças automotivas são de alta densidade de geometrias complexas de furos – uma aplicação que, com frequência, justifica o uso de ferramentas de furação otimizadas para alcançar a produtividade máxima e prolongar a vida útil mais longa da ferramenta para alta produtividade e, consequentemente, baixo custo por furo.
Ferramentas de furação / ferramentas sólidas rotativas para usinagem do alumínio:

• A CoroDrill® 400 é uma broca de canal reto para formas complexas de raios, chanfros e vários degraus, bem como grandes índices de passo na faixa de diâmetro entre 3 e 25 mm (0,118–0,984 pol.). Essas brocas se destacam na fácil remoção de cavacos, retilineidade dos furos e acabamento superficial.
  
• A CoroDrill® 430 é uma broca inteiriça de metal duro com 3 canais espirais para furação de núcleos, em outras palavras, alargamento de furos existentes que oferece excelente controle da retilineidade e do tamanho do furo em condições desafiadores.
  
• A laminação da rosca é a solução recomendada para rosqueamento para peças de motores em alumínio e a gama CoroTap® 400 de machos laminadores livre de cavacos é a primeira escolha para esta aplicação.
  

Furação de pontas de alumínio

1. A formação e o escoamento de cavacos podem ser um problema. A vida útil da ferramenta insatisfatória também pode estar presenta devido à adesão. Recomendações: Para melhorar a formação de cavacos, usine com baixo avanço e alta velocidade.
2. Para evitar a vida útil da ferramenta insatisfatória, pode ser necessário testar diferentes coberturas que minimizem a adesão. Essas coberturas podem incluir coberturas de diamante ou, certos casos (dependendo do substrato), não use cobertura nenhuma.
3. Outros: Use emulsão ou refrigeração por névoa com alta pressão.

Usinagem de ligas de alumínio no setor aeroespacial

Imagem: Fresa de alumínio RAL90 e nervuras da asa

Na usinagem de peças de alumínio no setor aeroespacial, combinar um processo de usinagem estável e confiável com alta velocidade e altas taxas de remoção de metal é um fator importante. Um elemento essencial de boa usinabilidade é alcançar baixas forças de corte, o que permite o baixo consumo de energia, menos tendência à vibração e bom acabamento superficial.
Existem diversos tipos de peças de alumínio em um avião, como longarina, revestimento e nervuras. As nervuras das asas são um bom exemplo para mostrar alguns desafios de usinagem como paredes/bases finas, bolsões em 2D e a importância de ferramentas balanceadas. A Sandvik Coromant oferece uma ampla gama de ferramentas especiais para usinagem de alta qualidade e custo otimizado das nervuras da asa.
Usinagem de paredes finas
A estratégia da usinagem para as seções de paredes finas deve variar de acordo com a altura e a espessura da parede. O número de passes será determinado pelas dimensões da parede e pela profundidade de corte axial.
Usar técnicas de alta velocidade, ou seja, ap/ae pequenos e vc alto, facilita o fresamento de paredes finas, pois reduz o tempo de contato da ferramenta e, consequentemente, o impulso e a deflexão. A usinagem da parede com apoio escalonado em passes com sobreposição é usada quando a espessura da parede vs. a altura é 15:1 a 30:1.
Abertura de bolsões com fresa para RAL 90 de alta velocidade
A fresa para alumínio RAL90 foi desenvolvida para taxas de remoção de metal extremamente altas. O corpo extra robusto da fresa com assentos otimizados de pastilhas estabelece o padrão para um novo nível de estabilidade do processo em fresamento com altas velocidades - ideal para desbaste pesado a semiacabamento de abertura de bolsões em carcaças aeroespaciais em ligas de alumínio.
Em aplicações que requerem taxas de remoção de metal ainda mais altas, a nova fresa RAL90 Super MRR pode alcançar uma rotação do fuso extra alta, por exemplo, até 33000 RPM para DC 50 mm comparada com 23500 RPM para RAL90. Isso significa um aumento de 40% na produtividade.
Fresamento de alumínio com ferramentas sólidas de metal duro
Quando diâmetros menores forem necessários, as ferramentas sólidas de metal duro são a solução. Com geometria e classe otimizadas para fresamento de alumínio, a fresa de topo CoroMill® Plura e a CoroMill® 316 com cabeça intercambiável aumenta a vida útil da ferramenta com altas taxas de remoção de metal.
Os canais foram projetados com um amplo espaço para melhorar o escoamento dos cavacos. Além disso, a fase cilíndrica específica reduz a vibração da ferramenta na máquina de fresamento e minimiza problemas com lascamento, propiciando excelente acabamento superficial.

Usinabilidade do alumínio

• Material polímero com cavacos longos
• Controle de cavacos relativamente fácil, se for material com liga
• Alumínio puro é pastoso e requer aresta de corte viva e alto vc
• Força de corte específica: 350–700 N/mm
• Como as forças de corte são baixas, a potência necessária para usinagem também é baixa
• O material pode ser usinado com classes de metal duro sem cobertura com finos grãos quando o teor de Si é abaixo de 7-8% e as classes com ponta de PCD para alumínio com teor de Si mais alto
• O alumínio hipereutético com alto teor de Si > 12% é muito abrasivo